[發明專利]一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011138914.6
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112230321B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 劉東青;程海峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G02B5/22
• 分類號: G02B5/22;G02B5/20
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明公開了一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂層，是一種氧化物涂層，采用氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化釔、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶、碳化硅、氮化硅中的兩種或多種組合制備得到選擇性輻射紅外隱身涂層。本發明還提供所述的一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂層的制備方法，通過等離子噴涂或者絲網印刷工藝制備涂層，通過不同氧化物材料復合、不同溫度處理調控其紅外光譜的發射特征，實現在3.0μm?5.0μm波段低發射率，5.0μm?25.0μm波段高發射率。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂層及其制備方法,涉及一種可用于雷達吸波與紅外隱身兼容領域的涂層制備方法。

背景技術

紅外隱身技術是通過降低或改變目標的紅外輻射特征，從而使敵方紅外探測設備難以發現或使其探測能力降低。目前，低發射率紅外隱身涂層的使用仍舊是紅外隱身最主要的方式。傳統的紅外低發射率涂層在整個紅外波段都具有低發射率，覆蓋了紅外探測波段。根據Stefan-Boltzmann定律：M＝εσT⁴，紅外輻射強度與溫度T和發射率ε相關。調節目標的表面的溫度T以及發射率ε，來降低目標的紅外輻射出射度M，實現紅外隱身。在當前常見的是在目標表面涂覆全波段低發射率涂層。

傳統的紅外隱身涂層在整個紅外波段都具有較低的發射率，覆蓋了紅外探測的窗口波段，但是不具備選擇性低發射的特點。全波段降低紅外發射率會影響熱傳導的過程，導致熱量集聚、溫度上升。溫度的升高導致了紅外輻射出射度的增加，增加了可探測性。由此可見傳統的紅外隱身涂層帶來了隱身與散熱的兼容問題。因此，理想的紅外隱身涂層應該具備的性能特點是：在紅外探測窗口波段，涂層具有較低的發射率，以降低其可探測性；而在非窗口波段的發射率應盡可能高，使熱量可及時擴散，達到散熱的要求。因此，研制具有光譜選擇性發射的紅外隱身涂層，解決紅外隱身與輻射散熱的矛盾，是實現紅外隱身的關鍵。

在當前階段，研究人員針對可見光波段的光譜發射、輻射進行調制的研究日益成熟。應用較多的如太陽能光譜選擇性吸收涂層，這種涂層在太陽能光熱轉換中起著重要作用，對于提高光熱轉換效率，推廣太陽能光熱應用起著重要作用。但是，在紅外波段進行光譜發射輻射的調控研究，乃至將具有光譜選擇性低發射率性能的涂層應用于紅外隱身領域的應用還比較少見。對于雷達隱身，是減少入射到材料表面雷達波的反射信號。然而，由于紅外隱身要求的在窗口波段低吸收與雷達隱身要求的微波高吸收特性相矛盾，發展紅外與雷達兼容的隱身涂層難度很大。

因此，市場亟需一種結構簡單、具有光譜選擇性發射特點、且適用于高溫環境的光譜選擇性輻射紅外隱身涂層。

發明內容

針對傳統紅外隱身涂層僅通過采用低發射率涂層或降低實際溫度抑制目標的紅外輻射特征，難以達到理想的紅外隱身效果，本發明提供一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂層及其制備方法，該光譜選擇性紅外隱身涂層為具有紅外隱身特性的無機化合物復合涂層，該無機化合物復合涂層可以應用在陶瓷、金屬、復合材料等基底上，該光譜選擇性紅外隱身涂層即使在500℃高溫下3-5μm紅外探測波段任然具有較低的發射率，而在5-25μm波段具有較高的發射率，這使得該涂層具有紅外隱身功能，同時將涂層與雷達吸波功能層復合能夠實現多波段隱身的需求。

本發明所述一種耐高溫光譜選擇性紅外隱身涂的制備方法，包括以下步驟：

1)原料準備：

無機相準備：選自氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化釔、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶、碳化硅、氮化硅中的兩種或多種的組合，當混合時，為任意比例；

有機相準備：將乙基纖維素在90℃溶解于松油醇中，乙基纖維素和松油醇按照(4-6)：(94-96)的質量比，得到黃色透明液體；

功能助劑準備：分散劑選自長鏈脂肪酸，為具有官能胺、酸性酯或醇基團的硬脂酸中的一種；燒結助劑選自氯化鋰、氧化鋰、氧化釔中的一種；分散劑和燒結助劑按照1:1的質量比；